Gli additivi svolgono un ruolo chiave nel migliorare le prestazioni delle malte da costruzione a secco, ma l'aggiunta di malta a secco rende il costo dei materiali di tali prodotti significativamente più elevato rispetto a quello delle malte tradizionali, che rappresentano oltre il 40% del costo dei materiali per le malte a secco. Attualmente, una parte considerevole degli additivi è fornita da produttori esteri e anche il dosaggio di riferimento del prodotto è fornito dal fornitore. Di conseguenza, il costo delle malte a secco rimane elevato ed è difficile diffondere le malte per muratura e intonacatura ordinarie in grandi quantità e su ampie superfici; i prodotti di fascia alta sono controllati da aziende straniere e i produttori di malte a secco hanno bassi profitti e una scarsa tolleranza ai prezzi; manca una ricerca sistematica e mirata sull'applicazione dei prodotti farmaceutici e le formule straniere vengono seguite ciecamente.
Sulla base delle ragioni sopra esposte, il presente documento analizza e confronta alcune proprietà di base degli additivi comunemente utilizzati e, su questa base, studia le prestazioni dei prodotti di malta miscelati a secco mediante l'impiego di additivi.
1. Agente di ritenzione idrica
L'agente di ritenzione idrica è un additivo fondamentale per migliorare le prestazioni di ritenzione idrica della malta miscelata a secco, ed è anche uno degli additivi chiave per determinare il costo dei materiali per malta miscelata a secco.
1.1 Etere di cellulosa
L'etere di cellulosa è un termine generico per una serie di prodotti ottenuti dalla reazione di cellulosa alcalina e un agente eterificante in determinate condizioni. La cellulosa alcalina viene sostituita da diversi agenti eterificanti per ottenere diversi eteri di cellulosa. In base alle proprietà di ionizzazione dei sostituenti, gli eteri di cellulosa possono essere suddivisi in due categorie: ionici (come la carbossimetilcellulosa) e non ionici (come la metilcellulosa). In base al tipo di sostituente, l'etere di cellulosa può essere suddiviso in monoetere (come la metilcellulosa) ed etere misto (come l'idrossipropilmetilcellulosa). In base alla diversa solubilità, può essere suddiviso in idrosolubile (come l'idrossietilcellulosa) e solubile in solventi organici (come l'etilcellulosa), ecc. La malta miscelata a secco è principalmente composta da cellulosa idrosolubile, e la cellulosa idrosolubile si divide in tipo istantaneo e tipo a dissoluzione ritardata trattata in superficie.
Il meccanismo d'azione dell'etere di cellulosa nella malta è il seguente:
(1) Dopo che l'etere di cellulosa nella malta è disciolto in acqua, la distribuzione efficace e uniforme del materiale cementizio nel sistema è assicurata grazie all'attività superficiale e l'etere di cellulosa, come colloide protettivo, "avvolge" le particelle solide e uno strato di pellicola lubrificante è formato sulla sua superficie esterna, che rende il sistema di malta più stabile e migliora anche la fluidità della malta durante il processo di miscelazione e la scorrevolezza della costruzione.
(2) Grazie alla sua struttura molecolare, la soluzione di etere di cellulosa fa sì che l'acqua nella malta non si perda facilmente e la rilascia gradualmente per un lungo periodo di tempo, conferendo alla malta una buona ritenzione idrica e lavorabilità.
1.1.1 Formula molecolare della metilcellulosa (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
Dopo il trattamento alcalino del cotone raffinato, l'etere di cellulosa viene prodotto attraverso una serie di reazioni con cloruro di metano come agente eterificante. Generalmente, il grado di sostituzione è compreso tra 1,6 e 2,0, e anche la solubilità varia a seconda del grado di sostituzione. Appartiene alla categoria degli eteri di cellulosa non ionizzanti.
(1) La metilcellulosa è solubile in acqua fredda e difficilmente si scioglie in acqua calda. La sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH = 3~12. Presenta una buona compatibilità con amido, gomma di guar, ecc. e molti tensioattivi. Quando la temperatura raggiunge la temperatura di gelificazione, si verifica la gelificazione.
(2) La ritenzione idrica della metilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, dalla finezza delle particelle e dalla velocità di dissoluzione. Generalmente, se la quantità aggiunta è elevata, la finezza è bassa e la viscosità è elevata, la velocità di ritenzione idrica è elevata. Tra questi, la quantità aggiunta ha il maggiore impatto sulla velocità di ritenzione idrica e il livello di viscosità non è direttamente proporzionale al livello di velocità di ritenzione idrica. La velocità di dissoluzione dipende principalmente dal grado di modificazione superficiale delle particelle di cellulosa e dalla loro finezza. Tra gli eteri di cellulosa sopra menzionati, la metilcellulosa e l'idrossipropilmetilcellulosa presentano velocità di ritenzione idrica più elevate.
(3) Le variazioni di temperatura influiscono notevolmente sulla capacità di ritenzione idrica della metilcellulosa. In genere, maggiore è la temperatura, peggiore è la ritenzione idrica. Se la temperatura della malta supera i 40 °C, la ritenzione idrica della metilcellulosa si riduce significativamente, compromettendo seriamente la qualità della malta.
(4) La metilcellulosa ha un effetto significativo sulla costruzione e l'adesione della malta. Il termine "adesione" si riferisce alla forza adesiva percepita tra l'utensile applicatore dell'operatore e il substrato della parete, ovvero alla resistenza al taglio della malta. L'adesività è elevata, la resistenza al taglio della malta è elevata e anche la forza richiesta dagli operatori durante il processo di utilizzo è elevata, mentre le prestazioni costruttive della malta sono scarse. L'adesione della metilcellulosa è a un livello moderato nei prodotti a base di etere di cellulosa.
1.1.2 La formula molecolare dell'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
L'idrossipropilmetilcellulosa è una varietà di cellulosa la cui produzione e consumo sono aumentati rapidamente negli ultimi anni. Si tratta di un etere misto di cellulosa non ionico ottenuto da cotone raffinato dopo alcalinizzazione, utilizzando ossido di propilene e cloruro di metile come agenti di eterificazione, attraverso una serie di reazioni. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,2 e 2,0. Le sue proprietà variano a causa dei diversi rapporti tra il contenuto di metossile e quello di idrossipropile.
(1) L'idrossipropilmetilcellulosa è facilmente solubile in acqua fredda, mentre incontra difficoltà a dissolversi in acqua calda. Tuttavia, la sua temperatura di gelificazione in acqua calda è significativamente superiore a quella della metilcellulosa. Anche la solubilità in acqua fredda è notevolmente migliorata rispetto alla metilcellulosa.
(2) La viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa è correlata al suo peso molecolare: maggiore è il peso molecolare, maggiore è la viscosità. Anche la temperatura influenza la sua viscosità: all'aumentare della temperatura, la viscosità diminuisce. Tuttavia, la sua elevata viscosità ha un effetto della temperatura inferiore rispetto alla metilcellulosa. La sua soluzione è stabile se conservata a temperatura ambiente.
(3) La ritenzione idrica dell'idrossipropilmetilcellulosa dipende dalla quantità aggiunta, dalla viscosità, ecc. e il suo tasso di ritenzione idrica con la stessa quantità aggiunta è superiore a quello della metilcellulosa.
(4) L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali, e la sua soluzione acquosa è molto stabile nell'intervallo di pH = 2~12. La soda caustica e l'acqua di calce hanno scarso effetto sulle sue prestazioni, ma gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne la viscosità. L'idrossipropilmetilcellulosa è stabile ai sali comuni, ma quando la concentrazione della soluzione salina è elevata, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa tende ad aumentare.
(5) L'idrossipropilmetilcellulosa può essere miscelata con composti polimerici idrosolubili per formare una soluzione uniforme e ad alta viscosità, come alcol polivinilico, etere di amido, gomma vegetale, ecc.
(6) L'idrossipropilmetilcellulosa ha una migliore resistenza agli enzimi rispetto alla metilcellulosa e la sua soluzione ha meno probabilità di essere degradata dagli enzimi rispetto alla metilcellulosa.
(7) L'adesione dell'idrossipropilmetilcellulosa alla malta da costruzione è superiore a quella della metilcellulosa.
1.1.3 Idrossietilcellulosa (HEC)
È ricavato da cotone raffinato trattato con alcali e fatto reagire con ossido di etilene come agente eterificante in presenza di acetone. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 1,5 e 2,0. Presenta una forte idrofilia e assorbe facilmente l'umidità.
(1) L'idrossietilcellulosa è solubile in acqua fredda, ma è difficile da sciogliere in acqua calda. La sua soluzione è stabile ad alta temperatura senza gelificare. Può essere utilizzata a lungo ad alta temperatura nella malta, ma la sua ritenzione idrica è inferiore a quella della metilcellulosa.
(2) L'idrossietilcellulosa è stabile agli acidi e agli alcali in genere. Gli alcali possono accelerarne la dissoluzione e aumentarne leggermente la viscosità. La sua disperdibilità in acqua è leggermente inferiore a quella della metilcellulosa e dell'idrossipropilmetilcellulosa.
(3) L'idrossietilcellulosa ha buone prestazioni anti-colata per la malta, ma ha un tempo di ritardo più lungo per il cemento.
(4) Le prestazioni dell'idrossietilcellulosa prodotta da alcune imprese nazionali sono ovviamente inferiori a quelle della metilcellulosa a causa del suo elevato contenuto di acqua e di ceneri.
1.1.4 Carbossimetilcellulosa (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
L'etere ionico di cellulosa è prodotto da fibre naturali (cotone, ecc.) dopo un trattamento alcalino, utilizzando il monocloroacetato di sodio come agente di eterificazione e sottoponendolo a una serie di trattamenti di reazione. Il grado di sostituzione è generalmente compreso tra 0,4 e 1,4 e le sue prestazioni sono notevolmente influenzate dal grado di sostituzione.
(1) La carbossimetilcellulosa è più igroscopica e conterrà più acqua se conservata in condizioni generali.
(2) La soluzione acquosa di carbossimetilcellulosa non produce gel e la viscosità diminuisce con l'aumentare della temperatura. Quando la temperatura supera i 50 °C, la viscosità è irreversibile.
(3) La sua stabilità è fortemente influenzata dal pH. Generalmente, può essere utilizzato in malte a base di gesso, ma non in malte a base di cemento. Quando è fortemente alcalino, perde viscosità.
(4) La sua ritenzione idrica è di gran lunga inferiore a quella della metilcellulosa. Ha un effetto ritardante sulla malta a base di gesso e ne riduce la resistenza. Tuttavia, il prezzo della carbossimetilcellulosa è significativamente inferiore a quello della metilcellulosa.
Data di pubblicazione: 30-03-2023